نحوه انتخاب انواع مناسب بال اسکروها

این مقاله اصلی را توضیح می دهدانواع بال اسکروبا روش ساخت، درجه دقیق، روش گردش توپ، ساختار مهره و اندازه سرب. همچنین مراجع انتخاب عملی را برای کاربردهای مختلف صنعتی ارائه می دهد.

یک توپ پیچ واقعاً چه می کند - و چرا انتخاب نوع مهم است

یک بال اسکرو با استفاده از توپ های چرخشی که بین یک محور رزوه دار و یک مهره می چرخند، حرکت چرخشی را به حرکت خطی تبدیل می کند. از آنجایی که توپ ها به جای لغزش می چرخند، یک بال اسکرو در مقایسه با پیچ های سربی سنتی کارایی بسیار بالاتری (معمولاً 90٪ یا بالاتر) به دست می آورد و این کار را با سطح تکرارپذیری بسیار بالاتری انجام می دهد.

گفته می شود، همه بال اسکروها به یک شکل ساخته نمی شوند. یک پیچ C7 نورد شده با یک مهره تک و یک سرب 20 میلی متری رفتار بسیار متفاوتی با پیچ زمینی C5 با یک مهره دوبل و یک سرب 5 میلی متری - دارد، حتی اگر هر دو قطر اسمی یکسانی داشته باشند. انتخاب ترکیب اشتباه می تواند به معنای پرداخت بیش از حد لازم یا انتخاب پیچی باشد که دقت یا نیازهای عمر را برآورده نمی کند.

بخش های زیر هر بعد را به نوبه خود پوشش می دهند.

1. روش ساخت: نورد در مقابل زمین

روش ساخت یکی از مهم ترین روش های طبقه بندی بال اسکروها است. این به طور مستقیم بر دقت، هزینه، زمان تولید، کیفیت سطح و محدوده کاربرد مناسب تأثیر می گذارد.

پیچ توپ رول شده

یک بال اسکرو نورد شده توسط یک فرآیند نورد تولید می شود. شیار رزوه توسط قالب های نورد تشکیل می شود که تولید را کارآمد و مقرون به صرفه-می کند. پیچ های رول شده به طور گسترده در کاربردهای صنعتی عمومی مورد استفاده قرار می گیرند زیرا عملکرد حرکتی پایدار را با قیمت مقرون به صرفه تری ارائه می دهند.

پیچ های رول شده برای تجهیزات اتوماسیون، ماشین آلات بسته بندی، ماشین آلات نجاری، روترهای CNC، چاپگرهای سه بعدی، و سیستم های انتقال یا موقعیت یابی عمومی که در آنها به دقت فوق العاده{1}}نیازی نیست، مناسب هستند.

برای محصولات DLY، معمولاً پیچ‌های توپ سرد-نوردیده می‌شونددرجه دقت C7. آنها اغلب زمانی انتخاب می شوند که ماشین به حرکت قابل اعتماد، دقت معقول، تحویل کوتاهتر و کنترل هزینه بهتر نیاز دارد.

پیچ زمینی

یک اسکرو زمینی با سنگ زنی دقیق تولید می شود. این فرآیند دقت سرب بهتر، سطح راهرو صاف‌تر و عملکرد حرکتی پایدارتر را برای کاربردهای{1} با دقت بالا فراهم می‌کند.

گلوله‌های زمین معمولاً در ماشین‌های CNC دقیق، ماشین‌های سنگ‌زنی، تجهیزات بازرسی، دستگاه‌های اندازه‌گیری، تجهیزات نیمه‌رسانا و سیستم‌های موقعیت‌یابی با دقت بالا-استفاده می‌شوند.

برای محصولات DLY، پیچ های زمینی به طور کلی هستنددرجه دقت C5. آنها زمانی انتخاب می شوند که دقت موقعیت یابی بالاتر و کنترل بهتر خطای سرب مورد نیاز باشد.

نحوه تصمیم گیری: اگر برنامه شما به تکرارپذیری موقعیتی بهتر از 0.05 ± میلی متر نیاز دارد، زمین شرط پایه است. برای اتوماسیون عمومی که در آن تحمل موقعیت ± 0.1 میلی متر یا بیشتر است، پیچ های رول شده ارزش خوبی را بدون به خطر انداختن قابلیت اطمینان ارائه می دهند. از تعیین بیش از حد-خودداری کنید: پیچ زمینی C3 که در محیط آلوده یا روغنکاری ضعیف کار می‌کند، از پیچ نورد C7 که به‌درستی نگهداری می‌شود بهتر عمل نمی‌کند.

2. با درجه دقیق

درجه دقت بال اسکرو عمدتاً به دقت سرب و عملکرد موقعیت یابی مربوط می شود. نمرات دقت بالاتر زمانی استفاده می شود که دستگاه به کنترل موقعیت دقیق تر، تکرارپذیری بهتر و خطای سرب کمتری نیاز دارد.

نمرات رایج دقت توپ اسکرو شامل C0، C1، C2، C3، C5، C7 و C10 است. به طور کلی، هرچه عدد گرید کوچکتر باشد، دقت مورد نیاز بیشتر و هزینه ساخت بالاتر است.

با این حال، دقت بالاتر همیشه لازم نیست. درجه دقت باید با ساختار ماشین، دقت راهنما، پشتیبانی بلبرینگ، سطح نصب، سیستم کنترل، بار و محیط کار مطابقت داشته باشد.

3. روش گردش توپ: چگونه توپ ها برمی گردند

در داخل یک مهره ساچمه ای، توپ ها در امتداد رزوه حرکت می کنند و باید به طور مداوم به ابتدای مدار بازگردانده شوند تا حرکت بدون وقفه امکان پذیر شود. روشی که برای برگرداندن گوی ها استفاده می شود تأثیر قابل توجهی بر روی قابلیت سرعت پیچ، سطح نویز، پاکت نصب و مناسب بودن برای شرایط بار مختلف دارد.

گردش لوله خارجی

توپ‌ها از طریق یک منحرف کننده از مهره خارج می‌شوند، از طریق یک لوله برگشت خارجی که در قسمت بیرونی بدنه مهره نصب شده است حرکت می‌کنند، و دوباره-در انتهای دیگر وارد مدار می‌شوند. این یک طراحی قوی،-به خوبی اثبات شده است که برای تولید و خدمات ساده است.

طرح‌های لوله‌های خارجی بارهای سنگین را به خوبی تحمل می‌کنند زیرا هندسه مسیر برگشت امکان اندازه‌های بزرگتر توپ و مدارهای متعدد را فراهم می‌کند. آنها به طور گسترده در محورهای سنگین CNC، ماشین‌های فرز و پرس‌های صنعتی استفاده می‌شوند.

اشکال این است که لوله برگشت خارجی به قطر خارجی مهره اضافه می کند. در طراحی ماشین های جمع و جور، این می تواند مشکلات ترخیص کالا ایجاد کند.

گردش داخلی

در طرح‌های گردش داخلی، توپ‌ها از طریق گذرگاه‌هایی که ماشین‌کاری شده‌اند به داخل بدنه مهره بازگردانده می‌شوند، با استفاده از انحراف‌کننده‌ها که توپ‌ها را از انتهای یک مدار به ابتدای مدار بعدی بدون خروج از پاکت مهره هدایت می‌کنند.

این طراحی منجر به یک مهره فشرده تر با قطر بیرونی کوچکتر می شود که در جاهایی که فضای نصب تنگ است مفید است. مسیر داخلی همچنین تمایل دارد تا عملکرد نرم‌تر-سر و صدای کمتری در سرعت‌های متوسط ​​ایجاد کند.

گردش داخلی معمولا در ماشین های حکاکی، سیستم های موقعیت یابی پزشکی و ماژول های اتوماسیون فشرده استفاده می شود.

بازگشت درپوش انتهایی (که به آن نوع{0}}نوع یا سرعت بالا{1}} نیز می‌گویند)

طرح‌های کلاهک انتهایی از کلاهک‌های انتهایی دقیقاً شکل‌گرفته در هر انتهای مهره برای تغییر مسیر توپ‌ها استفاده می‌کنند. این هندسه به توپ ها اجازه می دهد تا با سرعت های بالاتر با نویز و ارتعاش کمتر حرکت کنند و معمولاً مقادیر Dm·N بالاتری را نسبت به طرح های لوله یا داخلی بدست می آورد.

این طرح ترجیحی برای برنامه‌های کاربردی با سرعت بالا است: دروازه‌های متحرک سریع، ماشین‌های برش لیزری، سیستم‌های انتخاب با توان بالا-و{4}مکان. طرح های درپوش انتهایی نیز به خوبی با درزگیر برف پاک کن و ویژگی های محافظت در برابر گرد و غبار ادغام می شوند.

بازگشت شیار حلزونی

در طرح های شیارهای مارپیچ، مسیر برگشت مستقیماً در بدنه مهره به صورت یک شیار مارپیچ که به موازات رزوه حرکت می کند، ادغام می شود. این هندسه جمع و جور برای پیچ‌های مینیاتوری با سرب‌های کوچک مناسب است که در آن روش‌های مرسوم برگشت عملی نیستند.

این طرح در برنامه‌های موقعیت‌یابی خوب استفاده می‌شود: پیچ‌های دقیق با قطر کوچک-در دستگاه‌های پزشکی، سیستم‌های نوری، و تجهیزات جابجایی نیمه‌هادی.

4. ساختار مهره: یک مهره در مقابل دو مهره

ساختار مهره توپ بر کنترل واکنش، سفتی، فضای نصب، هزینه و نگهداری تأثیر می گذارد. سازه‌های مهره‌ای متداول شامل طرح‌های مهره‌ای تک، مهره‌ای دوتایی، و مهره‌های چپ/راست{1}}می‌باشد.

گلوله پیچ تک مهره

گلوله پیچ تک مهره رایج ترین و اقتصادی ترین سازه است. جمع و جور، آسان برای نصب، و مناسب برای بسیاری از اتوماسیون استاندارد و ماشین آلات صنعتی عمومی است.

طرح های تک مهره زمانی مناسب هستند که برنامه نیاز به حرکت پایدار داشته باشد اما به استحکام بسیار بالا یا کنترل شدید عکس العمل نیاز ندارد.

هنگامی که یک مهره انتخاب مناسبی است:

• 
  برنامه های موقعیت یابی استاندارد با الزامات دقت متوسط
  کاربردهایی که مقدار کمی فاصله محوری توسط سیستم کنترل قابل قبول یا جبران است
  طرح‌های حساس به هزینه که در آن‌ها به سختی مضاعف-نیاز نیست
  فضاهای{0}}محور محدود که در آن طول مهره باید به حداقل برسد

سری SFU یک طراحی مهره ای تک-فلنج دار با برگشت توپ درپوش انتهایی است که برای طیف وسیعی از کاربردهای CNC و اتوماسیون مناسب است. قطر آن از 12 میلی متر تا 80 میلی متر با سرب هایی از 4 میلی متر تا 20 میلی متر در دسترس است.

پیچ توپ دو مهره

یک گلوله پیچ دو مهره از دو مهره برای اعمال پیش بارگذاری و بهبود استحکام استفاده می کند. اغلب زمانی انتخاب می‌شود که به کنترل عکس‌العمل بهتر و ثبات موقعیت بالاتر نیاز باشد.

سازه‌های دو مهره برای ماشین‌های CNC، محورهای موقعیت‌یابی دقیق، سیستم‌های بار سنگین-و کاربردهایی که سختی محوری مهم است، مناسب هستند. آنها معمولاً به فضای نصب بیشتر و هزینه بالاتر نسبت به طرح های تک مهره نیاز دارند.

وقتی مهره دوبل انتخاب مناسبی است:

• 
  برنامه‌هایی که عکس‌العمل باید صفر یا نزدیک به صفر باشد: محورهای CNC با دقت بالا، ماشین‌های سنگ‌زنی، تجهیزات EDM
  محورهایی که در معرض بارهای معکوس هستند که فاصله آنها باعث خطای موقعیت در نقطه معکوس می شود
  الزامات سختی بالا در جایی که مجموعه توپ اسکرو بخشی از مسیر بارگذاری ساختاری است
  محورهای عمودی که در آن وزن بار، یک پیش بار رو به پایین پایدار در حرکت برگشت ایجاد می کند.

آنچه مهره دوتایی برطرف نمی‌کند: بارگذاری پیش‌بار در برابر ضربه برگشتی اصطکاک را افزایش می‌دهد و گرمای بیشتری تولید می‌کند. یک مهره دوتایی که بیش از حد بارگذاری شده یا به اندازه کافی روغن کاری نشده باشد، سریعتر از مهره تکی با اندازه صحیح سائیده می شود. انتخاب مهره دوگانه باید بر اساس سختی و الزامات برگشتی باشد، نه بر این فرض که پیش بارگذاری بیشتر همیشه بهتر است.

چپ/راست-پیچ توپ مهره دستی

ساختار بال‌پیچ چپ/راست{0}}می‌تواند جهت حرکت مخالف را روی همان محور پیچ ایجاد کند. این طرح اغلب در مکانیسم هایی استفاده می شود که نیاز به باز و بسته شدن هماهنگ یا حرکت متقارن دارند.

کاربردهای معمولی شامل دستگاه های گیره، مکانیسم های مرکز، دستگاه های تنظیم و تجهیزات اتوماسیون ویژه است.

5. انتخاب سرنخ: تطبیق سرعت، نیرو و وضوح

سرب فاصله محوری است که مهره در هر دور کامل پیچ طی می کند. این تاثیر مستقیم روی سه چیز دارد: سرعت خطی قابل دستیابی، نیروی رانش در دسترس و وضوح موقعیت.

سرعت: برای یک سرعت موتور معین، یک سرب بزرگتر سرعت خطی بالاتری تولید می کند. اگر محور شما باید با سرعت 1000 میلی‌متر بر ثانیه حرکت کند و موتور شما با سرعت 3000 دور در دقیقه کار کند، حداقل سرب مورد نیاز این است: 1000 میلی‌متر بر ثانیه × 60 ÷ 3000 دور در دقیقه=20 میلی‌متر.

نیرو: برای گشتاور موتور یکسان، سرب کوچکتر نیروی رانش بالاتری ایجاد می کند. یک پیچ سرب 5 میلی متری، چهار برابر یک پیچ سربی 20 میلی متری رانش می دهد که توسط همان موتور هدایت می شود، زیرا مزیت مکانیکی بیشتر است.

وضوح: لید کوچکتر به معنای موقعیت دقیق تر در هر پله موتور یا تعداد رمزگذار است. این در برنامه هایی که وضوح سیستم کنترل باید محدود باشد، اهمیت دارد.

گلوله پیچ کوچک سربی

بال اسکروهای کوچک معمولاً دارای سرب کمتر از 5 میلی متر هستند. آنها برای کاربردهایی که نیاز به موقعیت یابی خوب، رانش بالا و کنترل بهتر در سرعت پایین دارند مناسب هستند.

کاربردهای معمولی عبارتند از تنظیم دقیق، بلند کردن محور Z{0}}، تجهیزات پزشکی، ابزار آزمایشگاهی، و مراحل تعیین موقعیت کوچک.

گلوله پیچ متوسط ​​سربی

بال اسکروهای متوسط ​​معمولاً دارای سرب بین 5 تا 20 میلی متر هستند. آنها تعادلی بین سرعت، رانش و دقت موقعیت یابی ایجاد می کنند.

این نوع به طور گسترده در ماشین های CNC، تجهیزات اتوماسیون، ماشین آلات بسته بندی، ماشین آلات نجاری و سیستم های حرکت صنعتی عمومی استفاده می شود.

گلوله پیچ بزرگ سربی

بال اسکروهای بزرگ معمولاً دارای سرب بالای 20 میلی متر هستند. آنها زمانی استفاده می شوند که به سرعت خطی بالا نیاز باشد.

پیچ‌های سربی بزرگ برای-انتقال با سرعت بالا، تغذیه طولانی-سیستم‌های بارگیری و تخلیه، و محورهای اتوماسیون سریع مناسب هستند. با این حال، هنگام استفاده از سرب بزرگتر، وضوح موقعیت و رانش باید به دقت بررسی شود.

ملاحظات مهم برای محورهای عمودی:در یک محور عمودی، گرانش به طور مداوم بر روی بار عمل می کند. وقتی موتور گشتاور را نگه نمی‌دارد، یک-پیچ بزرگ ممکن است تحت نیروی گرانش به عقب برگردد - این یک ویژگی فیزیکی هندسه سرب است، نه یک نقص. هر محور عمودی با استفاده از سرب بالاتر از حدود 10 تا 12 میلی‌متر باید از نظر خطر رانندگی به عقب ارزیابی شود، و اگر رانندگی به عقب نگران‌کننده است، طراحی باید شامل ترمز موتور یا تعادل مکانیکی باشد. این یک الزام ایمنی است، نه فقط یک بررسی عملکرد.

راهنمای انتخاب سریع برای انواع مختلف توپ اسکرو

پس از درک انواع مختلف بال اسکروها، مرحله بعدی تطبیق نوع با نیاز واقعی ماشین است. جدول زیر یک مرجع عملی را نشان می دهد.

مرجع نوع پیچ توپ DLY

لوازم DLYپیچ های توپ رول شده، پیچ های زمینی، تک مهره ها، مهره های دوبل،واحدهای پشتیبانیو ماشینکاری نهایی سفارشی برای ماشین های CNC، تجهیزات اتوماسیون، ماشین آلات بسته بندی، تجهیزات پزشکی و سیستم های حرکت صنعتی.

برای بال اسکروهای DLY، معمولاً بال‌اسکروهای سرد-نوردیده می‌شونددرجه دقت C7، و به طور کلی اسکروهای زمینی هستنددرجه دقت C5. مواد شفت بال اسکرو می باشدS55C، و مواد مهره توپ است20CrMo.

هنگام انتخاب نوع بال اسکرو مناسب، قطر، سرب، درجه دقت، ساختار مهره، روش گردش، پیش بارگذاری، واحدهای پشتیبانی، ماشینکاری انتهایی، بار، سرعت و فضای نصب باید با هم بررسی شوند.

نتیجه گیری

انواع مختلفی از پیچ های توپ وجود دارد و هر نوع برای نیازهای مختلف ماشین طراحی شده است. بال اسکروهای رول شده برای حرکت عمومی مقرون به صرفه{1} مناسب هستند، در حالی که پیچ های توپی برای دقت بالاتر و دقت سرب بهتر استفاده می شوند. بال اسکروهای C7 در اتوماسیون و تجهیزات صنعتی عمومی رایج هستند، در حالی که بال اسکروهای C5 برای CNC دقیق، سیستم‌های بازرسی و محورهای موقعیت‌یابی با دقت بالا مناسب‌تر هستند.

روش گردش توپ، ساختار مهره و اندازه سرب نیز بر انتخاب نهایی تأثیر می گذارد. گردش خارجی می‌تواند برای سیستم‌های بار بزرگ‌تر یا سنگین‌تر استفاده شود، گردش داخلی برای سازه‌های فشرده مفید است، برگشت کلاهک انتهایی از حرکت صاف و سرعت بالا پشتیبانی می‌کند، و مهره‌های دوتایی به بهبود سفتی و کنترل عکس‌العمل در هنگام اعمال پیش بار مناسب کمک می‌کنند.

نوع بال اسکرو مناسب باید با توجه به بار، سرعت، دقت، ضربه، فضای نصب، سختی، هزینه و محیط کار انتخاب شود. به جای انتخاب تنها با یک پارامتر، بهتر است قبل از تایید مدل نهایی، سیستم حرکت کامل را بررسی کنید.